X射線探測器

將X射線能量轉為電信號的裝置

x射線探測器是一種將X射線能量轉換為可供記錄的電信號的裝置。它接收到射線照射,然後產生與輻射強度成正比的電信號。

概述


通常探測器所接收到的射線信號的強弱,取決於該部位的人體截面內組織的密度。密度高的組織,例如骨骼吸收x射線較多,探測器接收到的信號較弱;密度較低的組織,例如脂肪等吸收x射線較少,探測器獲得的信號較強。這種不同組織對x射線吸收值不同的性質可用組織的吸收係數m來表示,所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的m值,從而對組織性質做出判斷。

結構


CT機種的X射線探測器結構如圖所示。位於管套中的真空管為旋轉陽極式的射線管。管內設有陽極、陰極、燈絲和轉子,在真空管外部對應陽極轉子處設有定子線圈。定子線圈通入電流產生旋轉磁場,在銅質的轉子中產生。
一個典型的探測器包括:閃爍體、光電轉換陣列和電子學部分。此外還有軟體、電源等附件。目CT中常用的探測器類型有兩種:
(1)是收集熒光的探測器,稱閃爍探測器,也叫固體探測器。
(2)是收集氣體電離電荷的探測器稱為氣體探測器。它收集電離作用產生的電子和離子,記錄由它們的電荷所產生的電壓信號。

發展


增大z軸的覆蓋寬度

從發展的角度看,希望X射線管旋轉一周就能獲得更多的層面,即可完成一個臟器的掃描,實現所謂的容積掃描(Volume Scan)。為此勢必要增大探測z軸的覆蓋寬度,要想延長z軸的覆蓋寬度,不僅取決於增加探測器的排數,建立更多的數據採集通道同樣非常重要,這樣才能既保證Z軸的覆蓋寬度又不降低空間解析度。由於半導體技術的發展,數據處理晶元具備處理海量數據的能力,極大的提高了採集速度,而且體積更小。

提高靈敏度

隨著技術的發展,CT圖像的質量有了明顯改善,解析度也有很大的提高,但這多是以提高X射線能量為代價的。既要獲得高質量的圖像,又要使患者盡量地少接收x射線輻射,這應該是下一步CT改革的重點之一。因此就要提高探測器的靈敏度,在不增加甚至減少輻射劑量的前提下,提高圖像質量。

雙探測器系統

在2005年,西門子公司首次在新SOMATOM Definition產品上同時使用兩個x射線源和兩台探測器,它也是世界上第一個雙源CT系統。由於它同時使用兩個X射線源和兩台探測器,現在的CT系統只使用一台射線源和探測器,所以雙探測器系統比任何一種現有的CT技術更高效。